高硅鋁合金焊接性現(xiàn)狀

 在近年來，國內(nèi)外研究者從制定、性能評定等方面對高硅鋁合金做了大量研究，但對其焊接性的研究不多，很大程度上限制了硅鋁合金的推廣應用。隨著科技的迅猛發(fā)展，研究解決高硅鋁合金的焊接問題顯得很有必要。高硅鋁合金在航天、航空、汽車、空間技術(shù)等高科技領(lǐng)域具有廣泛的應用，可以制造微電路封裝殼體、基板及其蓋板的熱管器件、活塞、發(fā)動機氣缸等耐磨部件。高硅鋁合金具有廣泛發(fā)展應用領(lǐng)域關(guān)鍵在于合金的優(yōu)異特性，高硅鋁具有熱傳導性能熱膨脹系數(shù)低、機械性能良好、易于精密機加工等優(yōu)點。但是由于鋁和氧的親和力非常強，易被氧化生成難熔物氧化膜。在材料的焊接中氧化膜嚴重影響焊縫的熔合形成。并且高硅鋁中含有大量的硅，容易導致硅裂。因此高硅鋁的高效、優(yōu)質(zhì)連接問題成為焊接領(lǐng)域的重點之一。

　高硅鋁的焊接性
　　
在高硅鋁的焊接過程中，容易出現(xiàn)夾雜、氣孔、裂紋等缺陷，其中如何盡可能的避免氧化產(chǎn)生夾渣是重要研究方向。

氧化
　　
高硅鋁中的鋁極易與氧親和，生成致密的三氧化二鋁薄膜，結(jié)實致密，其熔點高達2050℃,遠遠大于高硅鋁合金的熔點，在焊接過程中，致密的氧化膜很難去除，嚴重影響著金屬間的結(jié)合且容易造成夾渣。為了防止夾渣的出現(xiàn)可以采取一些措施，在焊接前清除表面的氧化膜，可以用機械清理法，也可采取化學清理法。機械清理法主要是用打磨機、銼刀、刮刀、鋼絲刷打磨的方法清理氧化膜；化學清理法不僅可以清理氧化膜，還可以清理表面油污。

焊接氣孔
　　
產(chǎn)生氣孔的氣體有H2/CO/N2等。其中H是氣孔的主要來源。致密的氧化膜容易吸附水分，焊接時，氫在液態(tài)鋁中的溶解度為0.7ml/100g，而在660℃凝固狀態(tài)時，氫的溶解度為0.04ml/100g,使原來溶于液態(tài)鋁中的氫大量析出，形成氣泡，又高硅鋁合金本身的導熱性能非常好，熔池結(jié)晶過程很快，因此冶金反應產(chǎn)生的氣體來不及逸出熔池的表面，殘留在焊縫中形成氣孔。保護氣體不純及空氣侵入焊接區(qū)等，也能使焊縫產(chǎn)生內(nèi)部氣體和表面氣孔。而且對于粉末冶金制備的硅鋁合金，在熔化焊溫度下閉塞氣體的含量很高，極易造成氣孔缺陷。由于高硅鋁焊接氣孔的產(chǎn)生與該合金表面的氧化膜密切相關(guān)，因此要防止氣孔的產(chǎn)生，首先焊接區(qū)域合金表面的氧化膜在焊接前必須徹底去除，另外焊接區(qū)域在焊接前容易被污染，因此焊接前注意防止污染，特別是焊接端面區(qū)域應保持潔凈。要獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭，還應采用合適的焊接方法、規(guī)范和保護措施進行焊接，并嚴格控制操作環(huán)境的濕度。

焊接裂紋
　　
高硅鋁焊接過程中，焊縫結(jié)晶凝固金屬從液態(tài)金屬到固態(tài)金屬的過程中，熔池凝固收縮產(chǎn)生拉應力，在焊接凝固的初期，溫度比較高，金屬的流動性好，金屬液體可以在已經(jīng)凝固的晶粒之間自由的流動，可以填充拉應力造成的間隙，不會形成裂紋，在結(jié)晶的過程中，較先結(jié)晶的晶粒致使焊接熱影響區(qū)開裂，但有研究表明，焊接熔池越小，產(chǎn)生裂紋的可能性越小。

另外高硅鋁的合金中硅含量高，受熱硅相變粗大，對合金的韌性和塑性產(chǎn)生不利影響，易產(chǎn)生應力變形和裂紋。